JP5922932B2

JP5922932B2 - ロボットティーチング方法

Info

Publication number: JP5922932B2
Application number: JP2012008197A
Authority: JP
Inventors: 大輔橋本; 英有蒲池; 馬場　大樹; 大樹馬場
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2032-01-18
Also published as: JP2013146814A

Description

本発明は、ロボットティーチング方法の改良に関する。

前準備としてロボットにティーチングを行い、このティーチングにより得られた進行経路に沿ってロボットが移動しワークに対し処理を行わせるようにする技術が知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１の図１に示すように、塗装機（Ｔ）を移動させたい経路に従って塗装面（Ｆ）にマーキングテープ（３）を貼付ける。次に、塗装ロボット（Ｒ）を起動し、ロボットアーム（２）の先端に取付けた画像センサ（４）と距離センサ（５ｘ、５ｙ）の出力信号に基づいて、画像処理装置（６）で塗装機（Ｔ）の進行経路と、距離・姿勢算出装置（７）で塗装機（Ｔ）の位置と姿勢とを算出する。その際、制御装置（８）によって、塗装機（Ｔ）と塗装面（Ｆ）との距離を所定値に維持しながら、前記進行経路に沿って移動するように塗装機（Ｔ）をフィードバック制御する。算出結果となるロボットアーム（２）各軸の制御パラメータは、駆動装置（１０）に出力され、駆動装置（１０）により駆動されるロボットアーム（２）各軸の制御パラメータが記憶装置（９）に記憶される。

ところで、特許文献１の技術では、処理に係るロボットアーム（２）の移動速度を一定にするための手段については開示されていない。ロボットアーム（２）の移動速度を一定
にする手段について、進行経路が直線でないとき、ロボットアーム先端部の移動速度は、進行経路の曲率半径が小さい部分に設定した低い移動速度と同じ速度に設定されるため、移動速度を高めたい場合に改良の余地があった。すなわち、特許文献１の技術は、車両の量産ラインの、例えば、ビード幅を一定幅に保つことが望まれる車両用ウインドガラス等を組立てる工程に適用することは難しい。

ロボットティーチング方法において、ロボットアーム先端の移動速度に所定の値とし、且つ一定速度にする処理を可能にするロボットティーチング技術があれば好適である。

特開平１０−２６４０６０号公報

本発明は、ティーチングの作業効率を高めたロボットティーチング方法において、ロボットアーム先端の移動速度を所定速度とし、且つ一定速度にする処理を可能にするロボットティーチング技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、前準備としてロボットにティーチングを行い、このティーチングにより得られた軌跡に沿ってロボットが移動しワークに対し処理を行わせるとき、前準備としてロボットにティーチングを行うロボットティーチング方法において、テープの幅方向中央に突となる黒のパターン突出部を有し、全体が黒色で且つ変形六角形とされた黒のパターンと、この黒のパターンと同じ大きさで、同じ形状であって、テープの幅方向中央に突となる白のパターン突出部を有し、全体が白色で且つ変形六角形とされた白のパターンとからなる２種のパターンが長手方向に交互に配設されているマーキングテープを準備する工程と、このマーキングテープをマスターワークの処理箇所に貼り付ける工程と、処理箇所に貼り付けたマーキングテープのパターン突出部を検出し、これらのパターン突出部を順次追うことでロボットの移動経路を決定する工程と、隣り合うパターン突出部の間を同一の時間で移動するようにロボットの移動速度を決定する工程とを含むことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、ワークは、自動車のウインドガラスであり、処理は、自動車のウインドガラスへシール材を塗布することを特徴とする。

請求項３に係る発明では、マーキングテープは、処理を施すロボット軌跡のうちの典型的な軌跡に合わせて作成した複数のテンプレートを含んでいることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ロボットティーチング方法に、同一の時間で移動するようにロボットの移動速度を決定する工程が備えられているため、隣り合うパターン突出部の間を同一時間で移動するようにロボットの移動速度が決定される。結果、ロボットアーム先端の移動速度を所定速度にし、且つ一定速度にする処理を可能にするロボットティーチング技術が提供される。この場合に、ワークの処理箇所にテープの幅方向中央に突となる黒のパターン突出部を有し、全体が黒色で且つ変形六角形とされた黒のパターンと、この黒のパターンと同じ大きさで、同じ形状であって、テープの幅方向中央に突となる白のパターン突出部を有し、全体が白色で且つ変形六角形とされた白のパターンとからなる２種のパターンが長手方向に交互に配設されているマーキングテープを貼り、このマーキングテープのパターン突出部に沿って、ロボットの先端部を追わせるようにしたので、ロボットティーチングは簡便に行える。

請求項２に係る発明では、ロボットの移動速度を一定にし、自動車のウインドガラスへシール材を塗布するようにした。ロボットの移動速度が一定であれば、シール材供給側の制御を行う等の複雑な演算処理を行うことなく、例えば、カーブ領域と直線領域とを比較した場合に、シール材の塗布量が一定になる。結果、シール材の塗布によって、自動車のウインドガラス上に形成されるビードのロボット移動方向に直角する面の断面積は一定になるため、塗布量のばらつきが抑えられる。

請求項３に係る発明では、車両のウインドガラスにシール材を塗布する場合において、ロボットの先端のシール材を塗布するための経路は、直線状の経路と数種類のカーブ半径をもつ経路から構成される。このような使用条件に合わせ、限定されたテンプレート状の複数のマーキングテープを用いることで、貼付作業が短時間で行えるようになる。また、テンプレート状のマーキングテープであれば、歪んで貼り付けられる心配も少ないため、カーブする塗布経路をティーチングする場合の信頼性も高められる。

本発明に係るロボットティーチング装置の概念図である。図１で処理されるワークの周縁部近傍にマーキングテープを貼り付けたことを説明する平面図である。パターン突出部を有するマーキングテープの平面図である。図３の４部拡大図である。ロボットアーム先端の進行経路の決定方法を説明する図である。ロボットティーチング方法のフロー図である。図６のＳＴ０４の詳細な過程を説明するフロー図である。マーキングテープにおいて、テンプレートの一例を説明する図である。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ロボットティーチング装置１０は、多軸のロボットアーム１１を有するロボット１２と、このロボット１２を駆動するロボット駆動装置１３と、ロボットアーム先端１１ａに取付けた距離センサ１５の情報に基づいてロボットアーム先端１１ａの姿勢やワーク１６との距離を算出する距離・姿勢算出装置１７と、ロボットアーム先端１１ａに取付けた画像センサ２１の情報に基づいて、ワーク１６及びマーキングテープ２５を認識し画像処理を行う画像処理装置２１と、前記距離・姿勢算出装置１７と画像処理装置２１の上方に基づいてロボットアーム１１ａの移動経路を算出しロボット駆動装置１３を制御するロボット制御装置２３とからなり、前準備としてロボット１２にティーチングを行い、このティーチングにより得られた軌跡に沿ってロボット１２が移動しワーク１６に対し処理を行わせるとき、前準備としてロボット１２にティーチングを行わせる。

ロボットアーム１１ａの移動可能範囲に、治具２６が設けられ、この治具２６にワーク１６が載置されている。本実施例では、ワーク１６は、自動車のウインドガラスであり、このウインドガラス周縁部に沿って、この周縁部の近傍にシール材を塗布する。

図２に示すように、シール材を塗布する位置にてワークの１サンプルでありティーチングの基準となるマスタワーク１６に、マーキングテープ２５が貼り付けられている。ティーチングは、先ず、マスターワーク１６を治具（図１、符号２６）に載置し、このマスターワーク１６のシール材を塗布したい経路にマーキングテープ２５を貼り付ける。次に、マーキングテープ２５を認識可能な程度な精度で、ロボットアームの先端１１ａをマーキングテープ２５に沿わせる、いわゆる、ラフなロボットティーチングを行う。

本実施例では、マーキングテープ２５は、長手方向に同一な黒白のパターンを異なる色で交互に連続させてなる。ここで、マスタワーク１６とは、シール材の塗布の進行経路を設定するために用いられる基準となるワークである。ワークは、自動車のウインドガラスであり、このウインドガラスへの処理とは、シール材を塗布する処理である。

図３に示すように、マーキングテープ２５は、幅方向の少なくとも一点に突出するパターン突出部３０を有し長手方向に同一のパターンを黒白で交互に連続させたものである。
図４にパターンの拡大図が示されており、マーキングテープ２５のパターンは６角形状を呈し、テープ長手方向に軸直角な方向の中心にパターン突出部３０が形成される。隣り合うパターン突出部３０は、黒のパターンの頂部となる黒の突出部３１と、白のパターンの頂部となる白の突出部３２とからなり、これらの突出部３１、３２が交互に連続している。図３にて、隣り合う突出部の間の距離は一定値δである。

なお、本実施例では、パターンの色は、黒と白の２色としたが、画像処理装置が認識することができれば、黒と白以外の異なる任意の色の組み合わせて差し支えないし、黒に変えて縞状の模様にしても差し支えない。

ロボット（図１、符号１２）は、マーキングテープ２５のパターン突出部３０にガイドされティーチングされる。以下、画像処理装置（図１、符号２２）によるロボットアーム先端（図１、符号１１ａ）の進行経路の決定方法について説明する。

図５（ａ）に示すように、画像処理装置（図１、符号２２）で画像センサの中心４１が認識されると共に、画像処理装置２１で、画像センサの中心４１の周囲にロボットアーム先端の進行経路を限定する６角形状のマスタパターンＭが設定される。なお、図中、理解を容易にするため、マスタパターンＭの幅は、若干狭く表示されている。

画像センサの中心４１を、マーキングテープ２５に重ねた状態でロボット（図１、符号１２）を起動させ図矢印ａ方向へ移動するように指示すると、画像センサの中心４１は、マーキングテープ２５の両端Ｐ１、Ｐ２間の中心点Ｐ３に向かうよう進行経路が設定され、この進行経路に沿って画像センサの中心４１が移動するようにロボットアーム先端が移動される。

図５（ｂ）に示すように、マーキングテープ２５が下方へカーブしているとき、図５（ａ）の方向と同じ方向へロボットアーム先端が移動される（図Ｍ２の位置）と、マーキングテープ２５のパターンＭ３に対する画像センサの中心４１の周囲に設定されているマスタパターンＭ２の位置がずれ、一致しなくなる。そこで、画像処理装置２１は、マスタパターンＭ２とマーキングテープ２５のパターンＭ３とのずれ量を検出し、マーキングテープ２５の両端Ｐ４、Ｐ５間の中心点Ｐ６に向かうよう進行経路を修正し、画像センサの中心４１がＰ６へ移動させるようにロボットアーム先端を図矢印ｂ方向へ移動させる。

次に、本発明に係るロボットティーチング方法について、図１〜３に基づいて説明する。ＳＴ××はステップ番号を示す。
図６に示すように、マーキングテープ（図２、符号２５）を準備し（ＳＴ０１）、このマーキングテープ２５をマスターワーク（図２、符号１６）の処理箇所に貼り付ける（ＳＴ０２）。次に、マーキングテープ２５の近傍にロボットアームの先端を近づけて画像センサでマーキングテープ２５が常に映るようにして画像処理装置２１で認識させながら、ロボットアームを移動させる、いわゆる、ラフなロボットティーチングを行う（ＳＴ０３）。次に、このラフなロボットティーチングの経路（軌跡）をもとに、マーキングテープのパターン突出部を検出し、且つ、画像処理を行い位置補正を行いながら移動する。これらのマーキングテープのパターン突出部を順次追うことでロボットのティーチング修正を自動で行いながら、移動経路を決定する（ＳＴ０４）。移動経路を決定した後、隣り合うパターン突出部間を同一の時間で移動するようにロボットアームの移動速度を算出し決定する（ＳＴ０５）。

次に、上記ＳＴ０４の詳細な過程について、図１〜３に基づいて説明する。
図７に示すように、前述した画像処理装置による進行経路の決定方法を用いて進行経路の位置補正をしながら、スタート点、次点を検出する。すなわち、画像センサ２１でマーキングテープ２５の隣り合うパターン突出部３０（黒の突出部３１、白の突出部３２）を順に検出し（ＳＴ２１）、距離センサ１５でロボットアーム１１のマーキングテープ貼付面との関係を算出し、ロボットアーム１１の位置ずれや傾きを認識し、スタート点の位置を補正し（ＳＴ２２）、ティーチングポイントを作成する（ＳＴ２３）。次に、ロボットアーム先端１１ａは、次点位置（Ｎ点）へ移動し（ＳＴ２４）する。さらに、（Ｎ＋１）点を検出する（ＳＴ２５）。そして、マーキングテープ２５に対する位置ずれや傾きを認識し、Ｎ点の位置を補正する（ＳＴ２６）。次に、マーキングテープ２５の終点が始点に戻ったか否かを判断する（ＳＴ２７）。シール材の塗布開始点となるスタート点位置（始点）に一致したときは終了し、スタート点位置（始点）に一致しないときは、ＳＴ２４に戻る。以上で、ロボットアーム先端の移動経路を決めるプロセスが説明された。

次に、マーキングテープを、ワークの仕様に応じて複数準備しておくことで、マーキングテープを貼り付ける作業を効率良く且つ、精度良く行うことができることを説明する。
図８に示すように、マーキングテープ２５は、シール材塗布に係る処理を施すロボット軌跡のうちの典型的な軌跡に合わせて作成したテンプレートである。ここで、テンプレートとは、特定の半径をもたせてマーキングテープを貼り付ける場合に、予め、当該半径をもつように形成されているマーキングテープをいう。このような、マーキングテープを複数車種のシール材塗布経路の半径Ｒに合わせた分を準備する。

すなわち、ウインドガラスのシール材塗布のラインは、直線、略直線又は所定の曲率半径（Ｒ）をもった曲線のいずれかであり、準備しておくべき、マーキングテープ２５の種類は、直線状のマーキングテープと、ウインドガラスの仕様に合わせた複数の曲率半径（Ｒ）をもつマーキングテープがあれば足りる。

従って、複数種類の曲率半径（Ｒ）をもつマーキングテープ２５を準備し、半径が予め設定されたマーキングテープを貼り付けることで、貼付作業が短時間で行えるようになる。また、マーキングテープ２５が歪んで貼り付けられる心配も少ないため、カーブする塗布経路をティーチングする場合の信頼性も高まる。

以上に述べたロボットティーチング装置の作用を次に述べる。
図６、図１にて、本発明のロボットティーチング方法によれば、ワーク１６の処理箇所にマーキングテープ２５を貼り、このマーキングテープ２５のパターン突出部（図３、符号３０）に沿って、ロボット先端部１１ａを追わせることで、簡便にロボットテーチングが行える。

さらに本発明では、ロボットティーチング方法に、同一の時間で移動するようにロボット１２の移動速度を決定する工程が備えられているため、隣り合うパターン突出部の間を同一時間で移動するようにロボット１２の移動速度が決定される。従って、本発明によれば、ロボットアーム１１の移動速度を所定速度且つ一定速度にする処理が可能となり、ティーチングの作業効率を向上させることができる。

また、ロボット１２の移動速度が一定であれば、シール材供給側の制御を行う等の複雑な演算処理を行うことなく、例えば、カーブ領域と直線領域とを比較した場合に、シール材の塗布量が一定になる。結果、シール材の塗布によって、自動車のウインドガラス上に形成されるビードのロボット移動方向に直角する面の断面積は一定になり、塗布量のばらつきが抑えられる。

尚、本発明は、実施の形態では車両用ウインドガラスに塗布するシール材の塗布に係るティーチングに適用したが、小ロット生産の産業機械のケース等に用いるシール材の塗布に係るティーチングにも適用可能であり、一般の機械に用いられるシール材塗布に適用することは差し支えない。

本発明は、車両用ウインドウガラスにシール材を塗布する場合のティーチング方法として好適である。

１０…ロボットティーチング装置、１２…ロボット、１６…ワーク（マスタワーク）、２５…マーキングテープ、３０…パターン突出部、３５…シール材、３６…テンプレート。

Claims

前準備としてロボットにティーチングを行い、このティーチングにより得られた軌跡に沿って前記ロボットが移動しワークに対し処理を行わせるとき、前準備として前記ロボットにティーチングを行うロボットティーチング方法において、
テープの幅方向中央に突となる黒のパターン突出部を有し、全体が黒色で且つ変形六角形とされた黒のパターンと、この黒のパターンと同じ大きさで、同じ形状であって、テープの幅方向中央に突となる白のパターン突出部を有し、全体が白色で且つ変形六角形とされた白のパターンとからなる２種のパターンが長手方向に交互に配設されているマーキングテープを準備する工程と、
このマーキングテープをマスターワークの処理箇所に貼り付ける工程と、
前記処理箇所に貼り付けたマーキングテープのパターン突出部を検出し、これらのパターン突出部を順次追うことで前記ロボットの移動経路を決定する工程と、
隣り合う前記パターン突出部の間を同一の時間で移動するようにロボットの移動速度を決定する工程と、
を含むことを特徴とするロボットティーチング方法。
前記ワークは、自動車のウインドガラスであり、前記処理は、前記自動車のウインドガラスへシール材を塗布することを特徴とする請求項１記載のロボットティーチング方法。
前記マーキングテープは、処理を施すロボット軌跡のうちの典型的な軌跡に合わせて作成した複数のテンプレートを含んでいることを特徴とする請求項２記載のロボットティーチング方法。